JP2014533441A - Light modulator and illumination system of microlithography projection exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系は光変調器(38)を含み、その光変調器(38)は、変調器基板(70)と、変調器基板(70)に支持されたミラー(42a,42b,42c)のアレイとを有する。この場合、少なくとも隣接するミラーの幾つかは部分的に重なっている。光変調器は更に、変調器基板に支持され、かつミラー(42a,42b,42c)を個別に傾斜させるよう構成された複数個のアクチュエータ(86,88)を有する。【選択図】図9The illumination system of the microlithographic projection exposure apparatus includes a light modulator (38), which includes a modulator substrate (70) and mirrors (42a, 42b) supported by the modulator substrate (70). 42c). In this case, at least some of the adjacent mirrors partially overlap. The optical modulator further includes a plurality of actuators (86, 88) supported on the modulator substrate and configured to individually tilt the mirrors (42a, 42b, 42c). [Selection] Figure 9
Description
本発明は、概して、ミラーアレイを含む光変調器に関し、より具体的には、斯かる光変調器を備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系に関する。 The present invention relates generally to light modulators that include mirror arrays, and more particularly to illumination systems for microlithographic projection exposure apparatus that include such light modulators.
マイクロリソグラフィ(フォトリソグラフィ又は単にリソグラフィとも称する)とは、集積回路、液晶ディスプレー及びその他の微細構造デバイスを製造するための技術のことを指す。エッチング工程を含むマイクロリソグラフィの工程は、ウェハなどの基板上に形成された積層薄膜に特徴部をパターニングするためのものである。製造時における各層に関して、ウェハ上には先にフォトレジスト、即ち特定の波長の光に対して感光性を有する材料を塗布しておく。次いで、フォトレジストが塗布されたウェハは、投影露光装置を使用して、マスクを通した投影光に露光させる。この場合にマスクは、フォトレジスト上に結像すべき回路パターンを含んでいる。露光後、フォトレジストは現像することにより、マスクが含む回路パターンに対応する像が生成される。その後のエッチング工程において、回路パターンがウェハ上の積層薄膜に形成される。最後に、フォトレジストを除去する。異なるマスクを使用して上記の工程を繰り返せば、多層微細構造部品が得られる。 Microlithography (also referred to as photolithography or simply lithography) refers to a technique for manufacturing integrated circuits, liquid crystal displays, and other microstructured devices. The microlithographic process including an etching process is for patterning a feature on a laminated thin film formed on a substrate such as a wafer. For each layer at the time of manufacture, a photoresist, that is, a material having photosensitivity to light of a specific wavelength is applied on the wafer in advance. Next, the wafer coated with the photoresist is exposed to projection light through a mask using a projection exposure apparatus. In this case, the mask includes a circuit pattern to be imaged on the photoresist. After the exposure, the photoresist is developed to generate an image corresponding to the circuit pattern included in the mask. In the subsequent etching process, a circuit pattern is formed on the laminated thin film on the wafer. Finally, the photoresist is removed. If the above steps are repeated using different masks, a multilayer microstructured part is obtained.
投影露光装置は通常、照明系を備え、その照明系が例えば矩形状又は曲線状スリットとしたマスク上のフィールドを照射する。露光装置は更に、マスクを整列するためのマスクステージと、マスク上の照射フィールドをフォトレジスト上に結像する対物レンズ((レンズ)とも称する場合がある)と、フォトレジストが塗布されたウェハを整列するためのウェハ整列ステージとを備える。 The projection exposure apparatus usually includes an illumination system, and the illumination system irradiates a field on a mask having, for example, a rectangular or curved slit. The exposure apparatus further includes a mask stage for aligning the mask, an objective lens (also referred to as (lens)) that forms an irradiation field on the mask on the photoresist, and a wafer coated with the photoresist. A wafer alignment stage for alignment.
投影露光装置の開発における本質的な目的の一つは、リソグラフィによって、ウェハ上により微小な寸法を有する構造を規定可能とすることである。微細な構造は、露光装置を使用して製造された微細構造部品の性能に好ましい効果をもたらす高集積密度につながる。 One of the essential purposes in the development of a projection exposure apparatus is to enable lithography to define structures with smaller dimensions on the wafer. The fine structure leads to a high integration density that has a positive effect on the performance of the microstructured parts produced using the exposure apparatus.
上述した目的を達成するために、様々なアプローチがこれまでに追求されてきた。これらアプローチの一つにおいては、回路パターンをフォトレジスト上に結像するために使用する投影光をより波長の短いものにする。これは、リソグラフィによって規定可能な特徴部の最小寸法が、投影光の波長にほぼ比例するという事実を利用したものである。従って、このアプローチによる装置の製造者は、より短い波長を有する投影光の使用を重視している。現在使用されている最短波長は248 nm、193 nm及び157 nmであり、従って深紫外線(DUV)又は真空紫外線(VUV)のスペクトル範囲内にある。市販される次世代の装置では、約13.5 nmという更に短い波長を有する投影光が使用されると想定される。13.5 nmの波長は、極紫外線(EUV)のスペクトル範囲内にある。EUV装置の場合には、レンズがEUV光をほぼ全て吸収するため、レンズの代わりにミラーが備えられる。 Various approaches have been pursued in the past to achieve the objectives described above. In one of these approaches, the projection light used to image the circuit pattern on the photoresist is made shorter in wavelength. This takes advantage of the fact that the minimum feature size that can be defined by lithography is approximately proportional to the wavelength of the projection light. Therefore, manufacturers of devices according to this approach emphasize the use of projection light having a shorter wavelength. The shortest wavelengths currently in use are 248 nm, 193 nm and 157 nm and are thus in the deep ultraviolet (DUV) or vacuum ultraviolet (VUV) spectral range. In the next generation devices that are commercially available, it is assumed that projection light having a shorter wavelength of about 13.5 nm is used. The wavelength of 13.5 nm is in the extreme ultraviolet (EUV) spectral range. In the case of EUV devices, a mirror is provided instead of a lens because the lens absorbs almost all of the EUV light.
他のアプローチにおいては、マスク照度の向上を図る。理想的には、投影露光装置の照明系は、マスク上のフィールドにおける各点を、明確に規定された空間放射照度分布及び角度放射照度分布を有する投影光で照射するものである。この場合の用語「角度放射照度分布」とは、マスク上の特定点に収束する光束中の全光エネルギが、光線の各方向でいかに分布しているかを表す。 Another approach is to improve the mask illuminance. Ideally, the illumination system of the projection exposure apparatus irradiates each point in the field on the mask with projection light having a well-defined spatial irradiance distribution and angular irradiance distribution. The term “angular irradiance distribution” in this case represents how the total light energy in the light flux that converges to a specific point on the mask is distributed in each direction of the light beam.
マスク上に入射する投影光の角度放射照度分布は通常、フォトレジスト上に結像すべきパターンの種類に適合させるものである。例えば、比較的寸法の大きな特徴部は、寸法の小さな特徴部と比べた場合に異なる角度を必要とする場合がある。最も一般的な角度放射照度分布は、通常照明設定、輪帯照明設定、二重極照明設定及び四重照明設定と称する。これらの用語は、照明系における瞳面の放射照度分布に関連するものである。例えば、輪帯照明設定であれば、瞳面の環状領域だけが照射される。このように、投影光における角度放射照度分布の角度範囲は僅かであり、また全ての光線は、類似の角度で傾斜しながらマスク上に入射する。 The angular irradiance distribution of the projection light incident on the mask is usually adapted to the type of pattern to be imaged on the photoresist. For example, a feature with a relatively large size may require a different angle when compared to a feature with a small size. The most common angular irradiance distributions are referred to as normal illumination settings, annular illumination settings, dipole illumination settings and quadruple illumination settings. These terms relate to the irradiance distribution of the pupil plane in the illumination system. For example, in the case of annular illumination setting, only the annular area of the pupil surface is irradiated. As described above, the angle range of the angular irradiance distribution in the projection light is slight, and all light rays enter the mask while being inclined at a similar angle.
従来技術においては、マスク平面内における投影光の角度放射照度分布を変更して所望の照明設定を達成するための様々な手段が既知である。マスク平面で異なる角度放射照度分布を生成する際に最大限の柔軟性を得るために、瞳面内の放射照度分布を決定するミラーアレイの使用が提案されている。 In the prior art, various means are known for changing the angular irradiance distribution of the projection light in the mask plane to achieve the desired illumination setting. In order to obtain maximum flexibility in generating different angular irradiance distributions in the mask plane, it has been proposed to use a mirror array to determine the irradiance distribution in the pupil plane.
特許文献1(欧州特許出願公開第1262836号明細書)において、ミラーアレイは、1000個を超えるマイクロミラーを含むマイクロ電気機械システム(MEMS)として実現される。この場合に各ミラーは、2つの直交する傾動軸線周りで傾斜させることができる。従って、このようなミラーデバイス上に入射する放射は、ほぼ任意の半球方向に反射させることができる。ミラーアレイ及び瞳面の間に配置されたコンデンサレンズは、ミラーによる反射角を瞳面内の位置に合うよう変換する。特許文献1に記載の照明系により、瞳面が複数のスポット状に照射可能であり、また各スポットは、特定かつ1個のミラーに関連付けられると共に、ミラーを傾斜させることにより瞳面に亘って自由に移動可能である。
In Patent Document 1 (European Patent Publication No. 1262836), the mirror array is realized as a microelectromechanical system (MEMS) including more than 1000 micromirrors. In this case, each mirror can be tilted about two orthogonal tilt axes. Therefore, radiation incident on such a mirror device can be reflected in almost any hemispherical direction. The condenser lens disposed between the mirror array and the pupil plane converts the reflection angle by the mirror so as to match the position in the pupil plane. With the illumination system described in
特許文献2(米国特許出願公開第2006/0087634号明細書)、特許文献3(米国特許第7061582号明細書)及び特許文献4(国際公開第2005/026843号パンフレット)には、ミラーアレイを使用する類似の照明系が既知である。 Patent Document 2 (US Patent Application Publication No. 2006/0087634), Patent Document 3 (US Patent No. 7061582) and Patent Document 4 (International Publication No. 2005/026843) use mirror arrays. Similar illumination systems are known.
上述した特許文献1の一実施形態において、集光光学系は、複数個のパラボラ型反射面を含み、これら反射面が入射する投影光ビームを複数のサブビームに分割し、複数個のミラーに対して個別に反射する。このことは、投影光が、隣接するミラー間に形成されたギャップを通して伝播しないことを保証するものである。これにより、光損失が低減されるのみならず、ミラーの下方に配置された敏感な電子部品及びアクチュエータが、ギャップを通して伝播する投影光によって加熱又は損傷することが確実に回避される。しかしながら、このような集光光学系は、照明系の複雑さやコスト増をもたらすものである。
In one embodiment of
特許文献5(米国特許出願公開第2006/0209386号明細書)は、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を記載している。この場合のデバイスには、迷放射線がデバイスの性能に及ぼす影響を低減するための反射防止コーティングが施されている。反射防止コーティングは、DMDのCMOS基板上に直接配置されており、主として可視光に対して反射性を有する。 Patent Document 5 (US Patent Application Publication No. 2006/0209386) describes a digital micromirror device (DMD). The device in this case is provided with an anti-reflective coating to reduce the effect of stray radiation on device performance. The anti-reflective coating is placed directly on the DMD CMOS substrate and is primarily reflective to visible light.
特許文献6(米国特許第7167297号明細書)は、光回折を低減するために非矩形の外周形状を有するマイクロミラーアレイを記載している。 Patent Document 6 (US Pat. No. 7,167,297) describes a micromirror array having a non-rectangular outer periphery to reduce optical diffraction.
本発明の目的は、ミラーアレイにおける各ミラーの下方に配置された敏感な電子部品が、光によって大幅に加熱及び/又は損傷するリスクを低減する光変調器を提供することである。 It is an object of the present invention to provide an optical modulator that reduces the risk that sensitive electronic components located below each mirror in the mirror array will be significantly heated and / or damaged by light.
本発明の更なる目的は、ミラーアレイを備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系を提供することである。本発明の照明系は、投影光を複数のサブビームに分離する集光光学系を不要としながらも、ミラーアレイにおける各ミラーの下方に配置された敏感な電子部品が、投影光によって大幅に加熱及び/又は損傷するリスクを回避するものである。 It is a further object of the present invention to provide an illumination system for a microlithographic projection exposure apparatus comprising a mirror array. The illumination system of the present invention eliminates the need for a condensing optical system that separates the projection light into a plurality of sub-beams, while the sensitive electronic components arranged below each mirror in the mirror array are significantly heated and projected by the projection light. To avoid the risk of damage.
この目的は、本発明の第1態様に従って達成される。換言すれば、この目的は、変調器基板と、変調器基板に支持されたミラーアレイとを含む光変調器によって達成される。この場合、隣接するミラーの少なくとも幾つかは、部分的に重なっている。また、複数個のアクチュエータは、変調器基板に支持されると共に、各ミラーを個別に傾斜させるよう構成されている。 This object is achieved according to the first aspect of the present invention. In other words, this object is achieved by an optical modulator comprising a modulator substrate and a mirror array supported on the modulator substrate. In this case, at least some of the adjacent mirrors partially overlap. The plurality of actuators are supported by the modulator substrate and configured to tilt each mirror individually.
隣接するミラーを重ねて配置することにより、隣接するミラー間に形成されたギャップに入り込み、アクチュエータ又は電子部品に入射可能な光量を大幅に低減することができる。隣接するミラーのうち、どのミラーがどの程度重なるかは、とりわけミラーアレイに入射するときの光の方向に依存するものである。このように、ミラー自体が、その下方に配置された敏感な部品を高エネルギの投影光からシールドするものであるため、例えば吸収素子のような付加的な光シールドを設ける必要はない。 By arranging adjacent mirrors in an overlapping manner, the amount of light that can enter a gap formed between adjacent mirrors and enter an actuator or electronic component can be greatly reduced. Which mirrors of adjacent mirrors overlap each other depends particularly on the direction of light when entering the mirror array. In this way, since the mirror itself shields sensitive components arranged below it from high-energy projection light, it is not necessary to provide an additional light shield such as an absorbing element.
本発明の最も有利な構成によれば、光変調器は、光源及びミラーアレイ間に配置された照明光学系を含み、その照明光学系は、隣接するミラーの少なくとも幾つかに亘って延びる少なくとも1つの光ビームが各ミラーを照射するよう、光をミラーアレイに向けて反射する。ただし本発明は、互いに分離した複数かつ個別のサブビームが集光光学系によって生成される光学系に適用してもよい。この場合、ミラーを重ねて配置することにより、迷光が、ミラーアレイの変調器基板に配置された敏感な部品に到達することが回避される。 According to the most advantageous configuration of the invention, the light modulator comprises illumination optics arranged between the light source and the mirror array, the illumination optics being at least one extending over at least some of the adjacent mirrors. Light is reflected towards the mirror array so that one light beam illuminates each mirror. However, the present invention may be applied to an optical system in which a plurality of individual sub-beams separated from each other are generated by a condensing optical system. In this case, by arranging the mirrors in an overlapping manner, stray light can be prevented from reaching sensitive components arranged on the modulator substrate of the mirror array.
各ミラーは、隣接するミラー間に形成されたギャップを通して光が全く入り込むことができず、従ってアクチュエータの1個又は電子部品に入射できない程度に重ねることができる。 Each mirror can overlap so that no light can enter through the gap formed between adjacent mirrors and therefore cannot enter one of the actuators or the electronic component.
少なくとも幾つかのミラーが部分的に重なっていれば、各ミラーは通常、変調器基板上において異なる高さで配置する必要がある。この場合、ミラーの高さ及び側方方向における距離は、隣接するミラー間のギャップがより高いミラーによって生じる影に配置されるよう、決定する必要がある。 If at least some of the mirrors overlap, each mirror typically needs to be placed at a different height on the modulator substrate. In this case, the mirror height and lateral distance must be determined so that the gap between adjacent mirrors is placed in the shadow caused by the higher mirror.
ミラーアレイが三次元的なアレイであれば、各ミラーは通常、変調器基板上において3つ以上の異なる高さで配置する必要がある。 If the mirror array is a three-dimensional array, each mirror typically needs to be placed at three or more different heights on the modulator substrate.
各ミラーが異なる高さで配置されていれば、アレイは、変調器基板に対向するミラーの1個における基板(76)の下側に配置された吸収性コーティングを有することができる。このような吸収性コーティングは、より低い配置としたミラーからより高い配置としたミラーに向けて反射した光を吸収するものである。 If each mirror is arranged at a different height, the array can have an absorptive coating placed on the underside of the substrate (76) in one of the mirrors facing the modulator substrate. Such an absorptive coating absorbs light reflected from a lower arrangement mirror toward a higher arrangement mirror.
本発明の他の態様によれば、上述した目的は、150 nmを超える波長を有する投影光を生成するよう構成された光源を備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系によって達成される。この照明系は更に、変調器基板と、該変調器基板によって支持され、かつガスを流出入可能とするギャップが隣接するミラー間で残留するようアレイ状に配置される複数個のミラーとを有する光変調器を含む。光変調器は更に、変調器基板に支持され、かつミラーを傾動軸線周りで個別に傾斜させるよう構成された複数個のアクチュエータを有する。光変調器には複数個の吸収素子が設けられ、それぞれが、投影光に対する吸収面を有する。更に、各吸収素子は、隣接するミラー間に配置されることにより、ギャップを通して伝播する投影光が、変調器基板に支持されたアクチュエータ又は電子部品に入射することを少なくとも部分的に回避する。本発明のこの態様によれば、吸収素子は、各ミラー又はギャップで延在する隆起部に取り付けられる。照明系は更に、光源及び光変調器の間に配置された照明光学系を含み、その照明光学系は、隣接するミラーの少なくとも2個に亘って延びる少なくとも1つの光ビームが光変調器を照射するよう、投影光をミラーアレイに向けて反射する。 According to another aspect of the invention, the above-mentioned objects are achieved by an illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus comprising a light source configured to generate projection light having a wavelength greater than 150 nm. The illumination system further includes a modulator substrate and a plurality of mirrors supported by the modulator substrate and arranged in an array such that a gap allowing gas to flow in and out remains between adjacent mirrors. Includes light modulator. The light modulator further includes a plurality of actuators supported on the modulator substrate and configured to individually tilt the mirror about the tilt axis. The optical modulator is provided with a plurality of absorption elements, each having an absorption surface for the projection light. Further, each absorbing element is disposed between adjacent mirrors to at least partially avoid projection light propagating through the gap from entering an actuator or electronic component supported on the modulator substrate. According to this aspect of the invention, the absorbing element is attached to a ridge extending at each mirror or gap. The illumination system further includes an illumination optical system disposed between the light source and the light modulator, the illumination optical system illuminating the light modulator with at least one light beam extending over at least two of the adjacent mirrors. The projection light is reflected toward the mirror array.
上述した吸収面は、入射する投影光の少なくとも99%を吸収するよう構成することができる。 The absorbing surface described above can be configured to absorb at least 99% of incident projection light.
他の実施形態において、吸収素子は、ミラーの縁部に取り付けられる。この場合に吸収素子は、角度付きの断面を有することができる。 In other embodiments, the absorbing element is attached to the edge of the mirror. In this case, the absorption element can have an angled cross section.
吸収素子がギャップで延在するポスト又は隆起部に取り付けられる場合、各ミラーはこれらポール又は隆起部から吊られるものとすることもできる。 If the absorber element is attached to a post or ridge that extends in a gap, each mirror can also be suspended from these poles or ridges.
本発明の更なる目的は、動作時に迷光を低減する光変調器を提供することである。 It is a further object of the present invention to provide an optical modulator that reduces stray light during operation.
本発明によれば、この目的は、変調器基板と、ミラーアレイと、変調器基板に支持され、かつ2つの傾動軸線周りでミラーを個別に傾斜させるよう構成された複数個のアクチュエータとを含む光変調器によって達成される。この場合、ミラーの幾つかが有する外周形状は、基本形状を、傾動軸線に少なくともほぼ直交する軸線周りに異なる角度で回転させることによって得られるものである。 According to the present invention, this object includes a modulator substrate, a mirror array, and a plurality of actuators supported on the modulator substrate and configured to individually tilt the mirror about two tilt axes. This is achieved by an optical modulator. In this case, the outer peripheral shape of some of the mirrors is obtained by rotating the basic shape at different angles around an axis at least approximately perpendicular to the tilt axis.
上述した外周形状を得ることは、完全に規則的な配置を回避し、従って回折による迷光を回避するのに寄与する。 Obtaining the outer peripheral shape described above contributes to avoiding a perfectly regular arrangement and thus avoiding stray light due to diffraction.
この効果は、回転角度が例えば0.1°〜30°、好適には1°〜5°の回転角度範囲内でほぼランダムに分布していれば、更に向上する。 This effect is further improved if the rotation angle is distributed almost randomly within a rotation angle range of, for example, 0.1 ° to 30 °, preferably 1 ° to 5 °.
定義
用語「光」とは、全ての電磁波を意味し、特に、可視光、UV、DUV、VUV及びEUV及びX線を意味する。
Definitions The term “light” means all electromagnetic waves, in particular visible light, UV, DUV, VUV and EUV and X-rays.
本明細書の用語「光線」とは、その伝播経路を直線によって表すことのできる光を意味する。 The term “light beam” in this specification means light whose propagation path can be represented by a straight line.
本明細書の用語「光束」とは、フィールド平面において、共通の源を有する複数の光線を意味する。 As used herein, the term “beam” means a plurality of rays having a common source in the field plane.
本明細書の用語「光ビーム」とは、特定のレンズ又は他の光学素子を通過する光を意味する。 As used herein, the term “light beam” means light that passes through a particular lens or other optical element.
本明細書の用語「光学ラスター素子」とは、レンズ、プリズム又は回折光学素子など任意の光学素子であって、複数の光学チャネルが生成されたり維持されたりするよう、他の光学ラスター素子と共に配置される光学素子を意味する。 As used herein, the term “optical raster element” refers to any optical element, such as a lens, prism, or diffractive optical element, arranged with other optical raster elements so that multiple optical channels are created and maintained. Means an optical element.
本明細書の用語「インテグレータ光学系」とは、NA・aの積を増加させる光学システムを意味し、この場合にNAは開口数であり、aは照射フィールド領域のことである。 As used herein, the term “integrator optical system” refers to an optical system that increases the product of NA · a, where NA is the numerical aperture and a is the illumination field region.
本明細書の用語「コンデンサ」とは、フィールド平面及び瞳面間などの2つの平面間において、フーリエ関係を(少なくとも近似的に)確立する光学素子又は光学システムを意味する。 As used herein, the term “condenser” refers to an optical element or system that establishes (at least approximately) a Fourier relationship between two planes, such as between the field plane and the pupil plane.
本明細書の用語「表面(面)」とは、三次元空間における任意の平面又は曲面を意味する。この場合に表面(面)は、物体の一部であるか、又はフィールド若しくは瞳面に関して一般的であるように、完全に物体から分離していてもよい。 The term “surface (surface)” in this specification means an arbitrary plane or curved surface in a three-dimensional space. In this case, the surface (plane) may be part of the object or may be completely separated from the object, as is common with the field or pupil plane.
本発明の様々な特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の詳細な記載によって、より容易に理解することができる。 Various features and advantages of the present invention can be more readily understood from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
I.投影露光装置の一般的な構成
図1は、本発明に係る投影露光装置10を大幅に簡略化した状態で示す斜視図である。装置10は、投影光ビーム(図示せず)を生成する照明系12を備える。この場合に照明系12は、複数個の微細な特徴部19(図1では細いラインで概略的に示す)で形成されたパターン18を含むマスク16上のフィールド14を照射するものである。図示の実施形態において、照射フィールド14は、環状セグメント状であるが、矩形など他の形状であってもよい。
I. General Configuration of Projection Exposure Apparatus FIG. 1 is a perspective view showing a
投影対物レンズ20は、照射フィールド14内のパターン18を、基板24に支持された感光層22上、例えばフォトレジスト上に結像する。シリコンウェハで形成することのできる基板24は、感光層22の頂面が投影対物レンズ20の結像平面内に正確に位置するよう、ウェハステージ(図示せず)上に配置される。マスク16は、マスクステージ(図示せず)により、投影対物レンズ20の平面内に位置決めされる。この場合に投影対物レンズ20は、|β|< 1の横倍率βを有するため、照射フィールド14内におけるパターン18の縮小像18'が感光層22上に投影される。
The
図示の実施形態において、投影対物レンズ20の構成により、照射フィールド14は、投影対物レンズ20の光軸OAに対してずらせておく必要がある。他のタイプの投影対物レンズにおいて、照射フィールド14は、中心を光軸OAに合わせておくことができる。
In the illustrated embodiment, due to the configuration of the
投影時におけるマスク16及び基板24は、図1のY方向に対応する走査方向に沿って移動する。この場合、照射フィールド14は、マスク16に亘って走査されるため、照射フィールド14よりも大きなパターン領域が連続的に結像可能である。基板24及びマスク16間における速度比は、投影対物レンズ20の横倍率βに等しい。投影対物レンズ20により像を反転させる場合(β<0)、マスク16及び基板24は、図1の矢印A1及びA2で示すように、逆方向に移動する。ただし本発明は、マスクの投影時にマスク16及び基板24が移動しないステッパー装置でも使用することができる。
The
II.照明系の一般的な構成
図2は、図1の照明系12を示す子午断面図である。なお同図は、明瞭性の見地から大幅に簡略化されており、実寸を反映するものではない。この点は、特に、異なる光学ユニットが1個又は僅かな個数の光学素子によってのみ表されていることを意味する。実際には、これらユニットは、遥かに多くのレンズや他の光学素子を含むことができる。
II. General Configuration of Illumination System FIG. 2 is a meridional sectional view showing the
照明系12は、ハウジング29と、図示の実施形態ではエキシマレーザとして実現された光源30とを含む。この場合に光源30は、約193 nmの波長を有する投影光を発するものである。他のタイプの光源30や他の波長、例えば248 nm又は157 nmも想定することができる。
The
図示の実施形態において、光源30から放射された光ビームは、該光ビームを拡大するビーム拡大ユニット32に入射する。光ビームを拡大するために、ビーム拡大ユニット32は、例えば複数個のレンズ又は平面ミラーを有することができる。ビーム拡大ユニット32から出射する拡大光ビーム34は、ほぼ発散することがない。即ち、ほぼ平行である。
In the illustrated embodiment, the light beam emitted from the
ビーム拡大ユニット32から出射した拡大光ビーム34列は、可変な空間放射照度分布を、後続的な瞳面内で生成するための光変調器38に入射する。そのために光変調器38は、アクチュエータによって、2つの直交する軸線周りで個別に傾斜可能なマイクロミラー42のアレイ40を含む。アクチュエータは、全体的なシステムコントローラ45に接続された制御ユニット43で制御される。
The array of expanded light beams 34 emitted from the
図3は、アレイ40を示す斜視図である。同図は、光線が入射するマイクロミラー42の傾斜角に応じて、2つの光線LR1, LR2が異なる方向に反射する状態を示す。図2及び図3のアレイ40は、6×6の個数のマイクロミラー42だけを含むが、実際には数百又は場合によっては数千個ものマイクロミラー42を含むことができる。
FIG. 3 is a perspective view showing the
図2について再度説明すると、光変調器38は更に、照明系12の光軸OAに対して傾斜した第1平面48a及び第2平面48bを有するプリズム46を含む。光ビーム34は、内部全反射によって、これら傾斜した平面48a,48bで反射する。第1平面48aは、光ビーム34をミラーアレイ40のマイクロミラー42に向けて反射し、第2平面48bは、マイクロミラー42が反射した個別の光ビームをプリズム46の出射面49に向けて反射する。第1平面48aは、光ビーム34をミラーアレイ40のマイクロミラー42に向けて反射し、第2平面48bは、マイクロミラー42が反射した個別の光ビームをプリズム46の出射面49に向けて反射する。このように、反射した光ビーム、従って出射面49から出射する投影光の角度放射照度分布は、マイクロアレイ40のマイクロミラー42を個別に傾斜させることで変化させることができる。光変調器38に関する更なる詳細は、例えば特許文献7(米国特許出願公開第2009/0115990号明細書)に記載されている。
Referring again to FIG. 2, the
光変調器38によって生成された角度放射照度分布は、入射する光ビームをインテグレータ光学系52に向ける第1コンデンサ50により、空間放射照度分布に変換される。
The angular irradiance distribution generated by the
図4の斜視図に示すように、図示の実施形態におけるインテグレータ光学系52は、2個の光学ラスタプレート54a,54bを有し、これらプレート54a,54bは、円筒状マイクロレンズ56で構成されると共に、互いに直交するアレイを含む。この場合にインテグレータ光学系は、照明系12における後続的な瞳面内で複数の二次光源を発生させるものである。第2コンデンサ58は、瞳面56内と調整可能な視野絞り62が配置された視野絞り平面60との間にフーリエ関係を確立する。第2コンデンサ58は、第2光源から出射した光ビームを視野絞り平面60内で重ね合わせることにより、視野絞り平面60が極めて均一に照射される。
As shown in the perspective view of FIG. 4, the integrator
視野絞り平面60は、視野絞り対物レンズ64により、マスクステージ(図示せず)によってマスク16が配置されるマスク平面66上に結像される。これにより、調整可能な視野絞り62もマスク平面66上に結像され、走査方向Yに沿って延在する、照射フィールド14の少なくとも短側面が規定される。
The
インテグレータ光学系52の前で生成される放射照度分布により、瞳面56内における放射照度分布が決定し、従って視野絞り平面60内及びマスク平面66内における角度放射照度分布を決定する。このように、制御ユニット43でミラーアレイ40のマイクロミラー42を慎重に設定することにより、ほぼ任意の角度放射照度分布をマスク平面66内で迅速に生成することが可能である。更に、このことにより、マスク平面66内における角度放射照度分布を、マスク16に含まれるパターン18に適合させることが可能である。このパターン18は、角度放射照度分布を最適化することにより、感光層22上により正確に結像することができる。
The irradiance distribution generated in front of the integrator
III.ミラーアレイの構成
以下、図5〜図11に関連して、ミラーアレイ40の様々な実施形態について説明する。
III. Mirror array configuration
In the following, various embodiments of the
1.吸収素子
図5は、第1実施形態に係るミラーアレイ40の一部を示す断面図である。この場合にミラーアレイ40は、複数個の電子部品72(詳細に示さずに、単一の回路層としてのみ示す)を支持する基板70を含む。基板70は更に、複数個のミラーユニット74を支持しており、各ミラーユニット74は、マイクロミラー42の1個と、該マイクロミラー42に機能的に関連付けられた電子部品とを含む。加えて、各マイクロミラー42は、ミラー基板76と、該ミラー基板76上に施され、例えば交互に異なる屈折率を有する複数の薄層より成る反射コーティング78とを含む。
1. Absorbing Element FIG. 5 is a sectional view showing a part of the
更に、各ミラーユニット74は、2個の半導体連結部材82,84を支持するベース80を含む。これら部材82,84により、マイクロミラー42は、半導体連結部材82,84の構成に規定される2つの直交する傾動軸線周りで傾斜可能である。また、ミラーユニット74は、各ミラーユニット74に関連付けられたマイクロミラー42を、2つの直交する傾動軸線周りで傾斜させるよう構成された複数個のアクチュエータ86,88を含む。傾動軸線周りでの傾斜を可能にするため、これらアクチュエータ86,88は、例えば特許文献8(国際公開第2010/040506号パンフレット)に記載されているように、静電気力を及ぼすことができる。
Further, each
図示の実施形態において、ミラーユニット74のベース80は、電子部品72上に実装されているが、本発明の技術分野で周知されているように、基板70上に直接に実装してもよい。
In the illustrated embodiment, the
ミラーアレイ40において隣接するマイクロミラー42間には、これらマイクロミラー42をアクチュエータ86,88によって傾斜させるときの接触を回避するために必要なギャップ90が残留している。これらギャップ90には、マイクロミラー42の下方に形成されたキャビティにおけるガスの流出入を可能にするという利点もある。ガスの流出入は、電子部品72や、投影光34がマイクロミラー42の反射コーティング78に吸収されることによって生じる対流熱を除去するのに寄与する。
A
ただし投影光34は、単一かつ連続的な投影光ビームとしてミラーアレイ40上に入射するため、ガスだけでなく投影光34の一部もギャップ90を通過することが可能である。図示の実施形態において、投影光34の一部は、矢印92で示す。投影光34の一部92がアクチュエータ86,88及び/又は電子部品72に入射した場合、これら部品に吸収され、ミラーアレイ40の動作を損ない得る温度上昇をもたらすことになる。更に、高エネルギの投影光は、そのエネルギの一部を散乱電子に伝達することにより、アクチュエータ86,88及び/又は88を部分的にイオン化する可能性もある(コンプトン効果)。加えて、高エネルギの投影光による影響は、長期的には材料の劣化を引き起こす可能性がある。
However, since the
アクチュエータ86,88及び/又は電子部品72に入射する投影光によって生じ得る悪影響の少なくとも一部を回避するため、複数個の吸収素子94が、隣接するマイクロミラー42間に配置されている。これら吸収素子94は、隣接するマイクロミラー42間に形成されたギャップを通して伝播する投影光の大部分を吸収するよう構成された吸収面96を含む。図示の実施形態において、吸収素子94は、電子部品72上に配置されている。吸収素子94は、吸収面96のみで構成することもでき、その場合には、電子部品72上に直接に配置される。
In order to avoid at least some of the adverse effects that may be caused by the projection light incident on the
図6は、第2実施形態に係るミラーアレイ240の一部を示す断面図である。図示の実施形態における吸収素子94は、基板70、アクチュエータ86,88、又は基板70に支持される電子部品に取り付けられているわけではなく、マイクロミラー基板76の縁部98に取り付けられている。この場合の吸収素子94は、角度付きの断面を有するため、マイクロミラー42は吸収素子94と共に、隣接するマイクロミラーに接触することなく2つの傾動軸線周りで自由に傾斜可能である。吸収素子94をマイクロミラー基板76に取り付けることには、投影光がギャップ90内に入り込むことが完全に回避されるという利点がある。これにより、吸収素子で吸収される投影光によって生じる熱は、敏感な電子部品72及びアクチュエータ86,88から遠ざけておくことができるだけでなく、ミラーアレイ240の表面上を流動するガスによって、該ミラーアレイ240からより容易に除去することができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the
原則的には、吸収素子94に吸収面を設ける代わりに、吸収素子94が反射面を支持する構成としてもよい(この場合、厳密には吸収素子と呼ぶことはできない)。この場合、吸収素子94の反射面は、投影光を、反射コーティング78で被覆されたマイクロミラー42の表面におけると同様の方向に反射する。
In principle, the absorbing
図7に示す第3実施形態のミラーアレイ340は、基板70上のマイクロミラー42間で直立する隆起部100上に配置された吸収素子94を含む。この場合の吸収素子94による効果は、図6に示すミラーアレイ240の吸収素子94による効果と類似する。
The
図8に示すミラーアレイ440の第4実施形態は、主として、マイクロミラー42が半導体連結部材に支持されておらず、吸収素子94が取り付けられた隆起部100から吊るされている点において、図7に示すミラーアレイ340とは異なるものである。図示の実施形態における吸収素子94を吊るすため、曲げストリップ102が、マイクロミラー基板76の隆起部100及び縁部98間で延在している。
The fourth embodiment of the
2.ミラーの重なり
図9は、第5実施形態に係るミラーアレイ540の断面図である。この場合、隣接するマイクロミラーの少なくとも幾つかは部分的に重なっている。そのためにマイクロミラーは、基板70上において異なる高さで配置されている。より具体的には、第1マイクロミラー42aは、第2マイクロミラー42bに比べて、基板70上においてより小さな高さで配置されている。図9の断面図に示すように、第1及び第2マイクロミラー42a,42bは、一方向に沿って高さが交互に異なっている。
2. Mirror Overlap FIG. 9 is a cross-sectional view of a
投影光34は、ミラーアレイ540上で傾斜して入射するため、隣接する第1及び第2マイクロミラー42a,42bの全てを部分的に重ねておく必要はない。例えば、図9の中央に示す2個のマイクロミラー42a,42bは重なっていない。なぜなら、この場合に投影光34は、これら2個のマイクロミラー間42a,42b間に形成されたギャップ90に入り込むことができず、従ってアクチュエータ86,88の1個又は電子部品72に入射することがないからである。
Since the
ただし、図9に示す他のマイクロミラー42a,42bに関しては、マイクロミラー42a,42bを重ねて配置することによってのみ、投影光34がアクチュエータ86,88又は電子部品72に到達することが確実に回避される。即ち、他のマイクロミラー42a,42bに関しては、ギャップ90近傍における投影光34は、基本的には、高さがより小さい第1マイクロミラー42aに入射した後、高さがより大きい隣接する第2マイクロミラー42bの下側に向けて反射する。その第2マイクロミラー42bの下側に入射する投影光が、アクチュエータ86,88又は電子部品72に向けて反射するのを回避するため、第2マイクロミラー42bの下側は、吸収性コーティング106で被覆されている。
However, with respect to the
三次元的なアレイにおけるマイクロミラーは、基本的には、基板70上において3つの異なる高さで配置する必要がある。基本的には、3つの異なる高さで配置した場合のみ、マイクロミラーは、2つの直交する方向に沿って重ねることができる。
Basically, the micromirrors in a three-dimensional array need to be arranged on the
この点は、図10の上面図で示す。この場合、第3マイクロミラー42cは、第1及び第2マイクロミラー42a,42bと交互に配置されている。第3マイクロミラー42cは、基板70上で最大の高さを有するものとしている。より大きな高さを有するマイクロミラー42b又は42cの影に配置された第1マイクロミラー42aのみが、これらより大きな高さを有するマイクロミラー42b,42cと重なることがない。影の方向は、投影光34の入射方向に依存する。
This point is shown in the top view of FIG. In this case, the
言うまでもなく、マイクロミラー42a,42b,42cは、隣接するマイクロミラーの全てが重なるように配置し、従ってこれらマイクロミラー42a〜42cによる完全に規則的な配置を実現することもできる。ただし、隣接するマイクロミラー間により大きなギャップ90を残留させることは、対流熱を除去する上で有利である。
Needless to say, the
更に、アクチュエータ86,88に関して、他の様々な配置が想定可能である。例えば、アクチュエータ86,88は、マイクロミラー42a〜42cが基板70上において異なる高さで配置された場合でも、全て同一平面内に配置することができる。更に、アクチュエータ86,88は、マイクロミラー42a〜42cの下部に直接に取り付けることも想定可能である。
Further, various other arrangements of the
上述した実施形態はVUV投影露光装置に関するものだが、本発明は、波長が50 nm未満の投影光を発生させる光源を備えるEUV装置に関しても同様に適用することができる。 Although the embodiment described above relates to a VUV projection exposure apparatus, the present invention can be similarly applied to an EUV apparatus including a light source that generates projection light having a wavelength of less than 50 nm.
3.回転配置
図11は、第6実施形態に係るミラーアレイ640を示す上面図である。この場合のミラーアレイ640の構成は、図5に示す第1実施形態の構成と本質的に同一である。図示の実施形態における各マイクロミラー42も、変調器基板70に支持されたアクチュエータ86,88(図5にのみ示す)によって、2つの傾動軸線周りで個別に傾斜可能とされている。マイクロミラー42が有する外周形状は、基本形状(図示の実施形態では正方形)を、傾動軸線に少なくともほぼ直交する回転軸線RA周りに異なる角度で回転させることによって得られるものである。図示の実施形態における回転軸線RAは、図面に対して直交するよう延在する。
3. Rotation Arrangement FIG. 11 is a top view showing a
上述した点は、光変調器の動作中に、マイクロミラーが回転軸線RA周りで回転可能であることを意味するものではない。このような回転自由度は、任意に付与することができるが必須ではない。ここに用語「回転」とは、基本ミラーを異なる回転角度だけ概念的に回転させて得られる、ミラーアレイ640の構造的配置を単に記述するにすぎない。図示の実施形態において、回転角度は、1°〜5°の範囲内でほぼランダムに異なるものである。
The point described above does not mean that the micromirror can be rotated around the rotation axis RA during the operation of the optical modulator. Such rotational degrees of freedom can be arbitrarily given, but are not essential. Here, the term “rotation” merely describes the structural arrangement of the
このほぼランダムな配置により、ミラーアレイ640の規則性が極めて効果的に低下し、これにより回折による迷光量が低減する。
This almost random arrangement significantly reduces the regularity of the
図11の拡大切り欠き図に示すように、マイクロミラーの縁部98が不規則に擦り減っている場合、回折による迷光量を更に低減することができる。
As shown in the enlarged cutaway view of FIG. 11, when the
Claims (17)
a)変調器基板(70)と、
b)前記変調器基板(70)に支持され、かつ隣接する少なくとも幾つかのミラー(42a,42b,42c)が部分的に重なるミラーのアレイ(540)と、
c)前記変調器基板(70)に支持され、かつ前記ミラー(42a,42b,42c)を個別に傾斜させるよう構成された複数個のアクチュエータ(86,88)と、
を含んでいる光変調器。 An optical modulator (38),
a) a modulator substrate (70);
b) an array of mirrors (540) supported by the modulator substrate (70) and partially overlapping by at least some adjacent mirrors (42a, 42b, 42c);
c) a plurality of actuators (86, 88) supported by the modulator substrate (70) and configured to individually tilt the mirrors (42a, 42b, 42c);
Including light modulator.
a)前記光源(30)及び前記ミラー(42a,42b,42c)のアレイの間に配置され、かつ
b)隣接する幾つかの前記ミラー(42a,42b,42c)に亘って延びる少なくとも1つの光ビームによって前記ミラーの前記アレイが照射されるよう、前記光(34)を前記ミラーの前記アレイに向けて反射する照明光学系(46)を含んでいる光学系。 The optical system according to claim 5 or 6,
a) at least one light arranged between the light source (30) and the array of mirrors (42a, 42b, 42c) and b) extending over several adjacent mirrors (42a, 42b, 42c) An optical system including an illumination optical system (46) that reflects the light (34) toward the array of mirrors such that a beam illuminates the array of mirrors.
a)変調器基板(70)と、
b)ミラー(42aa, 42ab, 42ac, 42ba, 42bb, 42ca)のアレイと、
c)前記変調器基板(70)に支持され、かつ前記ミラーを2つの傾動軸線周りで個別に傾斜させるよう構成された複数個のアクチュエータ(86,88)とを含み、
前記ミラー(42)の少なくとも幾つかが有する外周形状は、基本形状を、傾動軸線に少なくともほぼ直交する回転軸線(RA)周りに異なる角度で回転させることによって得られる光変調器。 An optical modulator (38),
a) a modulator substrate (70);
b) an array of mirrors (42aa, 42ab, 42ac, 42ba, 42bb, 42ca);
c) a plurality of actuators (86, 88) supported by the modulator substrate (70) and configured to individually tilt the mirror about two tilt axes;
The outer peripheral shape of at least some of the mirrors (42) is an optical modulator obtained by rotating the basic shape at different angles around a rotation axis (RA) at least approximately perpendicular to the tilt axis.
a)変調器基板(70)と、
b)前記変調器基板(70)に支持され、かつ隣接するミラー間にガスが流出入可能なギャップ(90)が残留するようアレイ(240,340,440)状に配置される複数のミラー(42)と、
c)前記変調器基板(70)に支持され、かつ前記ミラー(42)を傾動軸線周りで個別に傾斜させるよう構成された複数個のアクチュエータ(86,88)と、
d)光に対する吸収面を有し、かつ前記隣接するミラー(42)間に配置されることにより、前記ギャップ(90)を通して伝播する光が、前記変調器基板(70)に支持された前記アクチュエータ(86,88)又は電子部品に入射することを少なくとも部分的に回避する複数個の吸収素子(94)と、
を含んでいる光変調器。 An optical modulator,
a) a modulator substrate (70);
b) A plurality of mirrors supported by the modulator substrate (70) and arranged in an array (240, 340, 440) such that a gap (90) through which gas can flow in and out is left between adjacent mirrors ( 42) and
c) a plurality of actuators (86, 88) supported by the modulator substrate (70) and configured to individually tilt the mirror (42) about a tilt axis;
d) The actuator having an absorption surface for light and disposed between the adjacent mirrors (42) so that the light propagating through the gap (90) is supported by the modulator substrate (70). (86, 88) or a plurality of absorbing elements (94) that at least partially avoid entering the electronic component;
Including light modulator.
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